Што е диод Гун?

Што е диод Ган?

Дефиниција на диодот Ган

Диодот Ган е пасивен полупроводник со две крајници, кој се состои само од n-допиран материјал, во спротивност со другите диоди кои се состојат од p-n јаз. Диодите Ган можат да се направат од материјали како Арсенид на Галиум (GaAs), Фосфид на Индиум (InP), Нитрид на Галиум (GaN), Телурид на Кадмиум (CdTe), Сулфид на Кадмиум (CdS), Арсенид на Индиум (InAs), Антимонид на Индиум (InSb) и Селенид на Цинк (ZnSe), кои имаат повеќе, почетно празни, тесно размакнати енергетски долини во нивната проводна зона.

Општиот метод на производство вклучува граѓање на епитаксијален слој врз дегенерисана n+ основа за формирање на три n-тип полупроводнички слоеви (Слика 1a), каде што екстремните слоеви се силно допирани во споредба со средниот, активен слој.

Повеќе метални контакти се обезбедени на двете крајници на диодот Ган за олеснување на бијасирањето. Симболот на колцото за диодот Ган е како што е прикажано на Слика 1b и се разликува од нормалниот диод за да покаже отсутствието на p-n јаз.

Кога се применува DC напон на диодот Ган, се развива електричко поле низ неговите слоеви, особено во централната активна регион. Поначало, кондуктивноста се зголемува како што електроните се движеат од валентната зона до нижната долина на проводната зона.

Соодветната V-I графика е прикажана со кривата во Регион 1 (обелена во розова боја) на Слика 2. Меѓутоа, после достигнување на одредена прагска вредност (Vth), кондуктивноста на токот низ диодот Ган се намалува како што е прикажано со кривата во Регион 2 (обелена во сина боја) на сликата.

Ова се должи на тоа што, при повисоки напони, електроните во нижната долина на проводната зона се преселуваат во нивната горна долина, каде што нивната подвижност се намалува поради зголемување на нивната ефективна маса. Намалувањето на подвижноста намалува кондуктивноста, што доведува до намалување на токот кој протече низ диодот.

Како резултат, диодот покажува регион со негативна отпорност во V-I карактеристичната крива, кој се простира од Пик точката до Долината. Овој ефект е познат како пренесен електронски ефект, а диодите Ган се нарекуваат и Пренесени Електронски Уреди.

Повеќе треба да се забележи дека пренесениот електронски ефект е исто така наречен и Ган ефект и е наречен по Џон Батискомб Ган (Ј. Б. Ган) след неговото откритие во 1963 година, кој покажа дека може да се генерираат микроталаси со применување на стабилен напон врз чип од n-тип GaAs полупроводник. Меѓутоа, важно е да се забележи дека материјалот користен за производство на диодите Ган мора да биде на n-тип, бидејќи пренесениот електронски ефект важи само за електрони, а не за дупки.

Бидејќи GaAs е лош проводник, диодите Ган генерираат премногу топлина и потребни се хладачки системи. На микроталасни фреквенции, импулс на ток се движи низ активната регион, иницирани со одреден напон. Овој двиг на импулсот намалува потенцијалната градијента, спречувајќи дополнително формирање на импулси.

Нов импулс на ток може да се генерира само кога претходниот импулс стигне до далечниот крај на активната регион, зголемувајќи потенцијалната градијента повторно. Времето потребно за движење на импулсот на ток низ активната регион определува брзината на генерирање на импулсите и оперативната фреквенција на диодот Ган. За да се промени фреквенцијата на осцилација, мора да се приспособи дебелината на централната активна регион.

Повеќе треба да се забележи дека природата на негативната отпорност покажана од диодот Ган му овозможува да работи како и амплификатор и осцилатор, последниот од кои е познат како осцилатор со диод Ган или Ган осцилатор.

Прециности на диодот Ган

• Лежи во фактот дека тие се најевтиниот извор на микроталаси (во споредба со други опции како килистронски цевки)

• Тие се компактни по големина

• Работат над широк спектар на фреквенции и имаат висока стабилност на фреквенцијата.

Недостатоци на диодот Ган

• Имат висок преграден напон

• Се помалку ефикасни под 10 GHz

• Покажуваат лоша температурна стабилност.

Апликации

• Во електронски осцилатори за генерирање на микроталасни фреквенции.

• Во параметарски амплификатори како извори на помпа.

• Во полицијски радари.

• Како сензори во системи за отварање на врати, системи за детекција на прекршеници, системи за пешачка безбедност итн.

• Како извор за микроталасни фреквенции во автоматски системи за отварање на врати, контролери на светлосни семафори итн.

• Во кола за примање на микроталаси.